Петрология родингитов Камчатки

4.1.2. Гидратационная стадия

    Широкое распространение родингитизированных пород в офиолитовых комплексах различных районов мира; их приуроченность к зонам интенсивных дислокаций на контактах с серпентинизированными гипербазитами; отчетливо проявленное, во многих случаях, зональное строение; практически повсеместное развитие минеральных ассоциаций с гидроксил-содержащими минералами - все это определило господствующее среди геологов и петрологов представление о родингитах как контактово-метасоматических образованиях, формирующихся в результате твердофазных биметасоматических реакций в непосредственной связи с процессами серпентинизации [2,11,25,39,58,69-72,77,83,85,90,93,94,96,97,111-113]. При этом широко дискутируются вопросы об источнике и механизме насыщения родингитов известью, о месте процессов родингитизации во временной последовательности вторичных минеральных преобразований пород офиолитовых комплексов, Р-Т условиях минералообразования и особенностях флюидного режима и т.д. Но при этом, остаются общепринятыми положения о сравнительно невысоких (< 55O^oC) температурных условиях метасоматического преобразования исходных пород (главным образом, габброидного состава) в близповерхностной обстановке при участии существенно водного флюида.

    В то же время, развиваемая в этой монографии петрологическая модель родингитизации предполагает, что практически все проявления родингитов, рассматривавшиеся в предшествующих исследованиях, являются продуктами регрессивного этапа этого процесса, связанного с гидратацией безводной минеральной ассоциации, сформированной на ранней пироморфической стадии в результате палингенно-метасоматических реакций. Это позволило несколько иначе взглянуть на характер метасоматических реакций с участием гидроксил-иона и предположить в целом изохимический характер (за исключением привноса ОН^-) процесса родингитизации на этой стадии. Гидратационная стадия обычно, но не всегда следующая за пироморфической, с точки зрения метасоматических преобразований является малопродуктивной; ее итоговый результат - привнос в породу гидроксил-иона, что позволяет рассматривать гидратационные процессы как метаморфические [23].

Рис. 48

    Моновариантные равновесия, определяющие условия устойчивости и Р-Т-Х_флюид границы устойчивости минеральных ассоциаций гидратационной стадии, достаточно хорошо изучены [15,19,30,42,47,48,105,107,119 и др.]. Не останавливаясь здесь на описании топологических схем для реакций с участием главных минеральных фаз родингитов, подробно рассмотренных в работах [30,47,107], отметим лишь некоторые наиболее важные, на наш взгляд, следствия, касающиеся Р-Т параметров и особенностей флюидного режима минералообразования, а также направленности геохимических процессов в процессе метасоматических изменений с участием гидроксил-иона.

    Анализ системы CaO - Al₂O₃ - MgO - SiO₂ - H₂O - CO₂, наиболее полно описывающей минеральные парагенезисы гидратированных родингитов, убедительно показывает, что давление лишь в незначительной степени контролирует устойчивость многих равновесий с участием Са-силикатов и алюмосиликатов (рис.48). основными факторами, влияющими на минеральный состав родингитов, являются температура и состав флюидной фазы. Кроме того, абиссофобный характер реакций с участием некоторых минералов родингитов (и, прежде всего, везувиана [47]) дает основание предполагать близповерхностные условия протекания метасоматических процессов на этой стадии родингитизации и, с учетом степени метаморфизма вмещающих пород, считать, что при гидратации родингитов большинства базит-гипербазитовых комплексов Камчатки величина Р_общ. составляла порядка 2-4 кбар.

    Верхняя температурная граница устойчивости наиболее высокотемпературных везувиан-содержащих парагенезисов родингитов гидратационной стадии определяется модельным равновесием (рис.48):

9Грос + 13Ди + 12Н₂О = 4Вез + Хлт + 14Кв

    Анализ экспериментальных данных [47,119] позволяет оценить температурную границу, ограниченную этим равновесием в водном флюиде при Р_общ.= 2 кбар, в 450-470^оС. По-видимому, этот температурный интервал маркирует границу между развитием безводных и гидроксил-содержащих минеральных ассоциаций в родингитах и, следовательно, разделяет пироморфическую и гидратационную стадии родингитизации.

    Гидратация ранних безводных ассоциаций родингитов протекает при достаточно высокой активности воды в метаморфизующем флюиде (расчетные и измеренные значения составляют Х_Н2О = 0.97 - 0.98 по [30,47,105,112]) и при крайне низких значениях химического потенциала углекислоты, допускающем стабильное развитие Са - алюмосиликатов [30]. В изобарических условиях по величине Х_CO2 возможно выделение нескольких минералогических типов родингитов, в пределах которых, в зависимости от температуры, стабильны фиксированные минеральные ассоциации. Сопоставление с реально наблюдаемыми парагенезисами в родингитах базит-гипербазитового комплексов Камчатки указывает на их принадлежность к бескарбонатному типу, характеризующемуся значениями Х_CO2<0.01 [30]. Подтверждением этому могут служить непосредственные определения состава газовой фазы из флюидных включений в минералах родингитов Боумэн Майн и Кассиар, Канада [105,112], сопоставимых по минеральному составу с гидратированными родингитами некоторых офиолитовых комплексов Камчатки. В обоих случаях содержания CO₂ были ниже предела чувствительности метода (<150 ppm), а состав флюида был водно-углеводородным (Н₂О = 98.8 мол.%, сумма углеводородов > 1.1 мол.%).

    Характерной особенностью гидратационной стадии родингитизации является достаточно высокая подвижность некоторых компонентов, и, в первую очередь, кальция и кремния. Одной из главных причин, обусловившей подвижность Si и Ca, является щелочной характер минералообразующих растворов. Расчеты, проведенные для определения состава и кислотно-основных свойств равновесного флюида при P-T условиях низкотемпературной родингитизации [30,47] указывают на существенно щелочной характер флюида, в котором Si и Са находятся в сопоставимых друг с другом концентрациях. Эти результаты находятся в соответствии с данными непосредственных измерений кислотно-основных параметров современных гидротермальных растворов, дренирующих серпентиниты. Величина рН таких растворов имеет значение близкое к 10 [73]. Изучение состава флюидных включений в минералах родингитов свидетельствует о присутствии 4-9 мас.% NaCl во флюидной фазе [112]. Наконец, допущение о существенно щелочном характере метасоматического флюида при родингитизации хорошо согласуются с расчетными и экспериментальными данными по условиям формирования Са-силикатов в известковых и магнезиальных скарнах [45], сопоставимых по минеральному составу с родингитами.

    Особняком стоит вопрос о характере изменений химического состава родингитов в процессе их гидратации. Анализ имеющихся петрохимических данных и их сопоставление с модельными составами родингитов, рассчитанными для бинарных смесей клинопироксен + стекло (в пропорции 50 и 50 об.%) и клинопироксен + гранат (в пропорциях 70 и 30; 50 и 50; 30 и 70 об.% соответственно) показал, что в целом процесс гидратации изохимичен (без учета привноса гидроксил-иона), а наблюдаемые изменения сводятся к перераспределению компонентов внутри метасоматической колонки родингитов (см. гл.2). Следует отметить, что гидратация родингитов, по-видимому, является составной частью некоего общего процесса, синхронного или близкого по времени с серпентинизацией вмещающих ультраосновных пород и вторичными преобразованиями габброидов (амфиболизацией, пренитизацией и т.д.). Это находит свое отражение, например, в крупных дайках базитов, где развитые в эндоконтактовых частях родингиты переходят в амфиболизированные габбро через зону промежуточных по составу пород, сложенных ассоциацией Са-силикатов и алюмосиликатов и реликтовыми минералами самих габбро (см. рис.20 и таб.1). Направленность химических изменений составов родингитов в течении пироморфической и гидратационной стадий родингитизации находит свое отражение в различно ориентированных трендах на диаграммах АСF (см. рис.26): направленный в сторону оси AC тренд отражает прогрессивное изменение состава протолита на пироморфической стадии (главным образом, в течении палингенного этапа), а противоположный ему тренд, направленный в сторону оси A-F - регрессивное изменение в процессе гидратации родингитов.

    Таким образом, гидратация известково-силикатных метасоматических пород составляет особую стадию их эволюции. В офиолитовых массивах Камчатки она, скорее всего, генетически связана со стадией массовой серпентинизации вмещающих перидотитов. В родингитах щелочно-ультраосновной вулканической формации и базит-гипербазитовом комплексе Попутного массива присущие ей минеральные ассоциации отсутствуют, что и позволило нам считать процесс гидратации родингитов самостоятельной стадией процесса, не связанной с пироморфической стадией и дополняющей полный цикл метасоматоза.